王浙宇 薛冠華

腹主動脈瘤(abdominal aortic aneurysm，AAA)是一種嚴重威脅人類健康的腹主動脈局限擴張性疾病。遺傳、性別、吸煙和高齡是AAA發(fā)生的危險因素[1]，其中吸煙和高齡對表觀遺傳學改變的影響顯著[2-3]。表觀遺傳學主要研究在不涉及DNA序列改變的情況下調(diào)節(jié)基因的表達，其機制主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾、微RNA(microRNA，miRNA)和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)等，這些機制在諸多疾病中扮演著重要的角色。組蛋白修飾是表觀遺傳學中一種重要的修飾方式，研究發(fā)現(xiàn)其與腹主動脈瘤形成密切相關(guān)，以下就組蛋白修飾在腹主動脈瘤發(fā)生和發(fā)展中的作用做一綜述。

1 組蛋白修飾及其作用

組蛋白修飾是指在組蛋白翻譯完成后，其氮端發(fā)生多種共價修飾。在正常情況下，該修飾過程可調(diào)控DNA復制、轉(zhuǎn)錄和修復。如組蛋白賴氨酸乙?；泻土速嚢彼釟埢恼姾?，減弱了組蛋白和DNA中帶負電荷的磷酸基團之間的吸引，導致該部分的基因向轉(zhuǎn)錄活性轉(zhuǎn)變[4]；而組蛋白甲基化被相應(yīng)效應(yīng)器識別，導致轉(zhuǎn)錄相關(guān)分子的募集來改變?nèi)旧|(zhì)和轉(zhuǎn)錄狀態(tài)[5]。

目前對組蛋白乙?；c甲基化的研究較多，除此之外，磷酸、泛素、乳酸和聚-ADP-核糖基團等修飾已在組蛋白不同殘基中被發(fā)現(xiàn)，這些修飾因素可調(diào)節(jié)基因的表達，影響基因的功能。

2 組蛋白修飾與AAA的發(fā)生和發(fā)展

2.1 組蛋白乙?；?組蛋白乙?；癄顟B(tài)在組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(histone acetyltransferases，HAT)和組蛋白去乙?；?histone deacetylases，HDAC)的作用下保持動態(tài)平衡[6]，而組蛋白乙酰化的狀態(tài)與AAA的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。AAA患者T細胞中組蛋白H3總體乙?；潭群徒M蛋白H3第9位賴氨酸特異性乙?；潭?histone H3 lysine 9 acetylation，H3K9AC)均高于健康人群組，異常的組蛋白乙?；綄е耇細胞大量增殖和活化，并促進其向AAA組織浸潤[7]。Han等[8]在人AAA組織中檢測到HAT表達增加，以及組蛋白乙?；揎椩黾?，尤其是人AAA中組蛋白H3第9位賴氨酸(histone H3 lysine 9，H3K9)和組蛋白H3第18位賴氨酸(histone H3 lysine 18，H3K18)的乙?；潭缺冉】抵鲃用}組織高2.8倍和1.8倍。

近年來，針對AAA與組蛋白乙?；P(guān)系的研究逐漸增多。有研究[9]結(jié)果顯示，在使用血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，AngⅡ)誘導的小鼠AAA模型中，輸注AngⅡ早期(輸注后1周，即主動脈的炎癥和氧化應(yīng)激普遍存在，但AAA未形成之前)，H3K9、H3K18的乙?；矫黠@上調(diào)，而組蛋白H3第56賴氨酸(histone H3 lysine 56，H3K56)的乙酰化水平明顯下調(diào)；輸注AngⅡ的中后期(輸注后2～3周，AAA形成的中后期階段)，H3K9等的乙?；较抡{(diào)。上述結(jié)果表明，H3組蛋白的動態(tài)乙?；揎梾⑴c了AAA形成的整個過程，AAA的病理過程多與組蛋白乙?；降淖兓嘘P(guān)。眾所周知，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallopeptidase，MMP)2與AAA的持續(xù)擴張和破裂密切相關(guān)。Wang等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在β-氨基丙腈(β-aminopropionitrile，BAPN)誘導的胸主動脈瘤中，沉默信息調(diào)節(jié)因子(sirtuin 1，SIRT1)過表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)染顯著降低了血管平滑肌細胞中MMP2啟動子794-663 BP和430-298 BP區(qū)域中BAPN誘導的H3K9乙?；?，下調(diào)MMP2水平，從而抑制小鼠胸主動脈瘤的形成。Liu等[11]研究結(jié)果顯示，通過限制熱量的飲食可上調(diào)血管平滑肌細胞中SIRT1水平，降低MMP2啟動子上的H3K9乙?；?，從而抑制MMP2在小鼠主動脈中表達。由此推測，組蛋白乙?；降淖兓茿AA形成過程中一個重要的病理機制。

2.2 組蛋白甲基化 組蛋白的甲基化受組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(histone methyltransferases，HMT)和組蛋白去甲基化酶(histone demethylases，HDM)等調(diào)控，組蛋白甲基化發(fā)生在賴氨酸或精氨酸殘基上，可為其他調(diào)節(jié)蛋白的招募提供結(jié)合點[12]。特定殘基的甲基化，如H3K9和組蛋白H3第27位賴氨酸(histone H3 lysine 27，H3K27)等的甲基化與基因抑制有關(guān)，而基因的激活則與組蛋白H3第4位賴氨酸(histone H3 lysine 4，H3K4)和組蛋白H3第36位賴氨酸(histone H3 lysine 36，H3K36)等殘基的甲基化有關(guān)[13]。甲基基團相對較小，將其添加到賴氨酸或精氨酸殘基上不會中和其電荷，故組蛋白甲基化通常通過招募靶蛋白發(fā)揮作用，如DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和DNA甲基化結(jié)合蛋白可直接與組蛋白甲基化酶結(jié)合，緊密合作共同發(fā)揮作用[14]。

組蛋白甲基化在AAA的發(fā)展過程中亦起重要作用。Greenway等[9]在AngⅡ誘導的小鼠AAA模型中，檢測到H3組蛋白甲基化的動態(tài)變化。通過對人AAA組織的單細胞RNA測序鑒定出主動脈單核細胞或巨噬細胞中HDM表達增加，導致炎癥免疫反應(yīng)增加[15]。通過進一步機制探索，在血管平滑肌細胞中，人蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶1(protein arginine methyltranferase-1，PRMT1)通過上調(diào)心肌素啟動子區(qū)域組蛋白H4第3位精氨酸(histone H4 arginine 3，H4R3)不對稱二甲基化、H3K9乙?；?，下調(diào)抑制性的H3K27三甲基的富集而維持細胞正常收縮功能，隨著年齡的增加，PRMT1含量減少，加劇血管功能障礙[16]。而在內(nèi)皮細胞中，Brahma-相關(guān)基因1(Brahma-related gene1，BRG1)與賴氨酸去甲基化酶3A(Lysine demethylase 3A，KDM3A)共同下調(diào)H3K9二甲基化水平，促進集落刺激因子1(colony stimulating factor 1，CSF1)轉(zhuǎn)錄和巨噬細胞招募，使血管炎癥長期存在，促進AAA形成；內(nèi)皮細胞BRG1特異性缺失可抑制巨噬細胞募集，從而限制炎癥反應(yīng)的發(fā)生[17]。在調(diào)節(jié)組蛋白甲基化的過程中，亦有組蛋白乙?；嚓P(guān)的酶參與，胸主動脈瘤的平滑肌細胞中BRG1可與去乙?；窰DAC9共同作用，形成復合物介導H3K27甲基化[18]。

母體高脂飲食會增加子代小鼠AAA的易感性，并伴有其主動脈內(nèi)膜周圍MMP活性增強，應(yīng)用破骨細胞抑制劑治療可延緩AAA的發(fā)展，表明破骨細胞樣巨噬細胞的積累在AAA擴張中起關(guān)鍵作用，這是由于干擾素調(diào)節(jié)因子8(interferon regulatory factor 8，IRF8)啟動子區(qū)域H3K27三甲基化水平增高，導致巨噬細胞向破骨細胞樣巨噬細胞分化[19]。

2.3 組蛋白其他修飾 除組蛋白甲基化與乙酰化外，越來越多的組蛋白修飾方式被發(fā)現(xiàn)。趙英明教授團隊首次發(fā)現(xiàn)乳酸化可作為組蛋白翻譯后的一種修飾方式，調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄[20]；同時組蛋白乳酸化也通過糖酵解環(huán)節(jié)參與一些疾病的調(diào)控，如眼黑色素瘤[21-22]。乳酸作為糖酵解途徑的產(chǎn)物，其產(chǎn)生的乳酰輔酶A可作為底物調(diào)控組蛋白的乳酸化水平[22]。而Oller等[23]發(fā)現(xiàn)，在胸主動脈瘤的血管平滑肌細胞中線粒體功能障礙導致乳酸產(chǎn)量增加，過量的乳酸可能可以作為組蛋白乳酸化的底物，導致主動脈瘤組織中組蛋白乳酸化水平上調(diào)，參與動脈瘤的發(fā)生和發(fā)展過程。

其他形式的組蛋白修飾在心血管疾病中也發(fā)揮著重要作用。Saadatmand等[24]在晚期心力衰竭患者的心室肌中發(fā)現(xiàn)，人血紅蛋白轉(zhuǎn)錄相關(guān)區(qū)域組蛋白H3第28位絲氨酸(histone H3 serine 28，H3S28)高水平磷酸化，導致血紅蛋白表達增加。Tang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，人類肥厚型心肌病中心肌細胞組蛋白H3第18位賴氨酸(histone H3 lysine 18，H3K18)巴豆?；徒M蛋白H2B第12位賴氨酸(histone H3 lysine 18，H2BK12)巴豆?；骄?，并受短鏈烯酰輔酶A水合酶調(diào)控。同時，也有主動脈內(nèi)膜中浸潤的中性粒細胞通過釋放包含組蛋白的中性粒細胞的細胞外陷阱來參與AAA的形成[26]。目前，關(guān)于AAA中其他組蛋白修飾位點的研究仍較少，但是不同類型的組蛋白修飾調(diào)節(jié)在AAA里的作用不可忽視。

3 調(diào)節(jié)組蛋白修飾作為藥物治療靶點

目前對AAA的治療策略僅限于對有高破裂風險的AAA進行侵入性手術(shù)修復，尚無有效的藥物來阻止AAA的發(fā)生、發(fā)展和破裂。他汀類藥物、強力霉素、維生素E、Cox-2抑制劑、ACEI和Ang Ⅱ受體阻斷劑等藥物被認為可降低AAA的擴張程度，但其中僅他汀類藥物的作用相對明確，其余藥物尚無確切的證據(jù)表明其臨床效益[27]。

Galán等[28]研究發(fā)現(xiàn)，與健康供體相比，AAA樣本中HDAC的表達增加，使用Ⅰ類HDAC抑制劑(MS-275)或Ⅱa類HDAC抑制劑(MC-1568)治療可提高AAA小鼠的存活率，降低AAA發(fā)生率及其嚴重程度，并且兩種抑制劑均有效地減少了彈性蛋白和膠原蛋白纖維發(fā)生紊亂，以及淋巴細胞和巨噬細胞浸潤。目前臨床應(yīng)用的HDAC抑制劑主要針對靶向癌的治療，如用于治療皮膚T細胞淋巴瘤的伏立諾他[29]和羅米地辛[30]，或是治療外周T細胞淋巴瘤的西達本胺[31]，均已獲批準上市。除了通過HDAC抑制劑來調(diào)節(jié)組蛋白乙?；?，Vinh等[32]研究發(fā)現(xiàn)Metacept-1(一種最新合成的異羥肟酸衍生物)可通過抑制組蛋白的去乙?；瘉碚{(diào)節(jié)尿激酶型纖溶酶原激活物和MMP9的表達。而Zhang等[33]研究發(fā)現(xiàn)，帕比司他、曲古抑菌素A和伏立諾他等泛HDAC抑制劑增加了小鼠罹患胸主動脈瘤的易感性；因此，對于胸主動脈瘤患者或有可能發(fā)展為胸主動脈瘤的個體，治療中應(yīng)謹慎使用泛HDAC抑制劑。

Cao等[34]研究結(jié)果顯示，HMT抑制劑WDR5-0103全身給藥可使小鼠H3K4三甲基化水平顯著降低，記憶相關(guān)行為發(fā)生顯著減少，有望改善阿茲海默癥患者的癥狀。組蛋白甲基化酶zeste基因增強子同源物2(enhancer ofzestehomolog 2，EZH2)抑制劑，鹽酸3-去氮腺嘌呤A(3-Deazaneplanocin A，DZNep)可抑制體內(nèi)組蛋白甲基化。Jiang等[35]研究發(fā)現(xiàn)，DZNep可抑制肝星狀細胞H3K27三甲基化調(diào)節(jié)肝星狀細胞活化和肝纖維化。此外，使用EZH2抑制劑可通過抑制巨噬細胞組蛋白甲基化水平恢復干擾素調(diào)節(jié)因子8(interferon regulatory factor 8, IRF8)的表達，部分逆轉(zhuǎn)子代小鼠罹患AAA的易感性[19]。目前獲FDA批準上市的HMT抑制劑包括他澤司他，已用于上皮樣肉瘤和濾泡性淋巴瘤的治療[36]。

綜上所述，使用HDAC抑制劑治療在動物AAA模型中有較好的效果，可延緩AAA的發(fā)展和減少瘤體破裂發(fā)生，但具體機制仍不清楚，尚無法真正應(yīng)用于臨床。隨著各種針對腫瘤的HDAC抑制劑和HMT抑制劑的上市，使HDAC抑制劑作為AAA的藥物治療手段成為可能。

4 總結(jié)與展望

AAA的發(fā)病機制復雜，近年來關(guān)于組蛋白異常修飾與AAA發(fā)病機制的研究不斷深入，越來越多的學者認識到組蛋白可通過乙?；图谆揎椪{(diào)控AAA相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，從而影響AAA的發(fā)生和發(fā)展。這種異常的組蛋白修飾具有可逆性，使其成為AAA藥物治療的重要靶點。目前針對腫瘤和神經(jīng)內(nèi)科疾病等治療的組蛋白異常修飾的藥物已獲FDA批準上市，但用于治療AAA尚需進一步的研究。深入研究組蛋白修飾在AAA發(fā)生和發(fā)展中的作用豐富了表觀遺傳學的內(nèi)容，深化臨床醫(yī)師對AAA發(fā)生、發(fā)展機制的認識，同時為AAA的藥物治療手段提供了新思路和新靶點。